JP2006234004A - 電磁弁及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外径が決まっているコイルにおいて、被覆ワイヤの巻き数を増やすこと。
【解決手段】リヤヨーク５と、リヤヨーク５の内周面５ｅにて移動可能に支持される円柱状のプランジャ９と、リヤヨーク５に同軸に設けられると共にプランジャ９に対向するフロントヨーク３と、フロントヨーク３とリヤヨーク５とを連結するスリーブ７と、フロントヨーク３及びリヤヨーク５の外側に設けられ、被覆ワイヤが巻かれて成る筒状のコイル１１と、フロントヨーク３、リヤヨーク５、プランジャ９、及びコイル１１を同軸に収容すると共に、コイル１１の外径を規定する円筒状のケース１と、を備えるリニア電磁弁１０において、フロントヨーク３及びリヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに絶縁皮膜８を形成すると共に、コイル１１を形成すべく被覆ワイヤを絶縁皮膜８を介してフロントヨーク３及びリヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに巻く構成としたこと。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁弁及びその製造方法に関する。

公知の電磁弁として、後述の特許文献１に記載のものがある。この電磁弁は、筒状のボビンと、ボビンの内周にて移動可能に設けられる可動コアと、可動コアの端部に対向する固定コアと、可動コアの移動に応じて流体流路を連通・遮断する球状の弁体と、可動コアを付勢するスプリングとを備えている。ボビンは樹脂製であり、このボビンの外周に被覆ワイヤが巻かれることで、コイルが形成されている。コイルへの給電が成されると、可動コアと固定コアとの間に吸引力が発生し、可動コアが固定コアに向かって動かされる。
特開２００１−３４３０８６号公報（図１参照）

上述した電磁弁において、可動コアを動かすための吸引力の大きさは、コイルを形成する被覆ワイヤの巻き数が多いほど大きくなる。被覆ワイヤの巻き数を増やすためには、コイルの外径が決まっている場合、一例として、コイルの内径を小さくする方法が考えられる。この方法は、被覆ワイヤが巻かれるボビンの径方向の厚みを小さくすることで達成される。

しかしながら、ボビンにおいては、被覆ワイヤが巻かれる時のテンションに耐え得る強度を持っていなければならず、その径方向の厚みを小さくできる程度にも限界があった。

よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、外径が決まっているコイルにおいて、被覆ワイヤの巻き数を増やすことを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、円筒状を成す第１ヨークと、第１ヨークの内周面にて移動可能に支持される円柱状の可動子と、円筒状を成し、第１ヨークに同軸に設けられると共に可動子に対向する第２ヨークと、第１ヨークと第２ヨークとを連結する中間部材と、可動子の径方向に関して第１ヨーク及び第２ヨークの外側に設けられ、被覆ワイヤが巻かれて成る筒状のコイルと、第１ヨーク、第２ヨーク、可動子、及びコイルを同軸に収容すると共に、コイルの外径を規定する円筒状のケースと、を備え、コイルへの給電にともなって第２ヨークと可動子との間に作用する吸引力により、可動子が第２ヨークに向かって動かされる電磁弁において、第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に絶縁皮膜が形成されると共に、コイルを形成すべく被覆ワイヤが絶縁皮膜を介して第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に巻かれる構成としたことである。

上記課題を解決するために、本発明にて講じた第２の技術的手段は、請求項２に記載の様に、円筒状を成す第１ヨークと、第１ヨークの内周面にて移動可能に支持される円柱状の可動子と、円筒状を成し、第１ヨークに同軸に設けられると共に可動子に対向する第２ヨークと、第１ヨークと第２ヨークとを連結する中間部材と、可動子の径方向に関して第１ヨーク及び第２ヨークの外側に設けられ、被覆ワイヤが巻かれて成る筒状のコイルと、を備える電磁弁の製造方法において、中間部材を介して第１ヨークと第２ヨークとを連結固定する第１工程と、第１ヨークと第２ヨークの外周面に絶縁皮膜を形成する第２工程と、コイルを形成すべく被覆ワイヤを絶縁皮膜を介して第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に巻く第３工程と、を備える構成としたことである。

請求項１に記載の発明によれば、第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に絶縁皮膜が形成され、被覆ワイヤが絶縁皮膜を介して第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に巻かれることで、コイルが形成される。この構造においては、コイルを形成するためのボビンを第１ヨーク及び第２ヨークの外側に設ける必要がない。これにより、コイルの外径はケースによって規定されているものの、ボビンの厚みと絶縁皮膜の厚みとの差の分だけ、コイルの内径は相対的に小さくなり、この小さくなった分だけ、被覆ワイヤの巻き数を増やすことができる。その結果、同程度のサイズを持った電磁弁と比較した場合には、より大きな吸引力が作用し、電磁弁の性能が向上する。

請求項２に記載の発明によれば、第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に絶縁皮膜が形成され、被覆ワイヤが絶縁皮膜を介して第１ヨーク及び第２ヨークの外周面に巻かれることで、コイルが形成される。この構造においては、コイルを形成するためのボビンを第１ヨーク及び第２ヨークの外側に設ける必要がない。これにより、第１ヨーク及び第２ヨークをボビンに嵌合する作業が不要となり、電磁弁の製造をより効率よく行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。

図１は、本発明に係るリニア電磁弁１０（電磁弁）の軸方向断面図である。本リニア電磁弁は、図示しないが、例えば車両のオートマチックトランスミッション等の外部制御対象を制御するために使用される流体の圧力・流量等を制御する電磁弁である。まず、機械的構成について説明する。

図１において、円筒状を呈したケース１は、磁性体により形成されている。ケース１の内部には、小径部３ａ及び大径部３ｂを有する段付き円筒状を呈した磁性体よりなるフロントヨーク３（第２ヨーク）と、小径部５ａ、大径部５ｂ及び段部５ｆを有する段付き円筒状を呈した磁性体よりなるリヤヨーク５（第１ヨーク）とが同軸に収容されている。フロントヨーク３の大径部３ｂ、リヤヨーク５の大径部５ｂは、ケース１の内周面１ａにそれぞれ嵌合されている。フロントヨーク３の小径部３ａは、リヤヨーク５の小径部５ａとほぼ同じ外径に形成されている。リヤヨーク５において、段部５ｆの外径は、小径部５ａの外径よりも大きく、且つ大径部５ｂの外径よりも小さく形成されている。リヤヨーク５の右端には、板状のストッパ５ｄが固定されている。リニア電磁弁１０の軸方向（図１示左右方向）に関して、フロントヨーク３とリヤヨーク５との間には、非磁性体よりなるスリーブ７（中間部材）が設けられている。スリーブ７は、フロントヨーク３とリヤヨーク５とを連結している。つまり、フロントヨーク３とリヤヨーク５とが、スリーブ７を介して一体化されている。

また、フロントヨーク３の外周面３ｃ、リヤヨーク５の外周面５ｃには、絶縁皮膜８が形成されている。絶縁皮膜８として、例えば、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を用いることが可能である。絶縁皮膜８は、本実施形態においては、数ミクロン〜数十ミクロン程度の厚みを有する薄膜となっている。

プランジャ９（可動子）は、略円柱状を呈した磁性体よりなり、リヤヨーク５の内周面５ｅにて、軸方向に摺動可能に支持されている。プランジャ９の左端面とフロントヨーク３の右端面との間には磁気ギャップが設けられ、プランジャ９の左端面とフロントヨーク３の右端面とが互いに対向している。結果として、ケース１、リヤヨーク５、プランジャ９及びフロントヨーク３により磁気回路を形成している。この磁気回路においては、プランジャ９が軸方向に関して左方に移動した場合であっても、リヤヨーク５に設けられた段部５ｆにより、リヤヨーク５とプランジャ９との間の磁束の通り道が十分に確保される。これにより、リニア電磁弁１０における吸引力特性は、プランジャ９の軸方向位置（ストローク位置）にかかわらず安定したものとなる。

コイル１１は、プランジャ９の径方向に関して、フロントヨーク３及びリヤヨーク５の外側に設けられている。コイル１１は、円筒状を成し、ケース１内に同軸に収容されている。これにより、コイル１１の外径が規定されている。コイル１１は、絶縁皮膜８を介して被覆ワイヤ（図示なし）をフロントヨーク３、リヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに巻くことにより形成されている。

スリーブ１３は、その右端の外周面１３ｂにて、フロントヨーク３の大径部３ｂに嵌合されている。スリーブ１３の内部には、スプール１５が軸方向に往復運動可能に収容されている。スリーブ１３に設けられた流体出入口１３ａは、スプール１５の軸方向位置によりその流路の切り替え及び流路の開口面積の調整ができるようになっている。このスリーブ１３は、図示しない外部制御対象に一体的に装着され、スリーブ１３内のスプール１５の軸方向位置により、外部制御対象の制御に使用される流体の圧力・流量等を制御することができる。

スプール１５は、複数段を有する段付き円柱状をなす非磁性体よりなり、スリーブ１３の左端に固定されたストッパ１３ｃにて一端を支持されたスプリング１７により、右方向に常時付勢されている。スプール１５の右端は、プランジャ９の左端面に当接している。つまり、プランジャ９も、スプール１５を介してスプリング１７の付勢力により常時右方に付勢されている。従って、プランジャ９とスプール１５とは、常に一体的に軸方向に移動する。なお、プランジャ９の右方向への移動は、リヤヨーク５の右端に固定されたストッパ５ｄにより規制されている。

コネクタ１９は樹脂よりなり、ケース１に設けられている。コネクタ１９には、ターミナル端子１９ａが一体成形されている。ターミナル端子１９ａは、コイル１１と電気的に接続されている。よって、このターミナル端子１９ａを図示しない通電電流制御装置等に電気的に接続することにより、コイル１１に通電する電流が制御される。

次に、本発明に係るリニア電磁弁１０の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、リニア電磁弁１０の製造方法を模式的に示す図である。

まず、図２（ａ）に示す様に、スリーブ７を介してフロントヨーク３とリヤヨーク５とを連結する。この段階で、フロントヨーク３とリヤヨーク５とを、スリーブ７を介して予め連結固定する。

次に、図２（ｂ）に示す様に、スリーブ７を介して連結固定されたフロントヨーク３、リヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに、コーティングにより絶縁皮膜８を形成する。なお、フロントヨーク３の外周面３ｃ、リヤヨーク５の外周面５ｃに絶縁皮膜８をそれぞれ別個に形成した後、スリーブ７を介してこれらのフロントヨーク３、リヤヨーク５を連結固定しても良い。

続いて、絶縁皮膜８を介して、フロントヨーク３、リヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに被覆ワイヤを巻く。これにより、図２（ｃ）に示す様に、フロントヨーク３及びリヤヨーク５の径方向外側にコイル１１が形成される。

図２（ａ）〜（ｃ）に示す手順を終えた後、プランジャ９、ケース１等の構成部品を組み付けることにより、図１に示すリニア電磁弁１０が製造される。

次に、本発明に係るリニア電磁弁１０の作動を説明する。

コイル１１への給電が成されない状態では、プランジャ９は、スプリング１７の付勢力により右方向に付勢され、リヤヨーク５のストッパ５ｄに当接している。この状態にて図示しない通電電流制御装置等を作動させコイル１１に給電が成されると、上述した磁気回路に磁束が発生し、プランジャ９は、フロントヨーク３に向かって軸方向に吸引され、スプリング１７の付勢力に対抗して左方向に移動し、このスプリング１７の付勢力と吸引力が釣り合う位置にてプランジャ９の軸方向位置が決定される。このプランジャ９の左方向への移動に伴い、スプール１５も左方向に移動する。従って、かかる通電電流制御装置等を作動させてコイル１１への給電量を制御することにより、プランジャ９に作用する軸方向吸引力を調整し、プランジャ９の軸方向位置、すなわちスプール１５の軸方向位置を連続的に（リニアに）制御することができる。これにより、外部制御対象の制御に使用される流体の圧力・流量等をリニア制御することができる。

以上説明した様に、本発明のリニア電磁弁１０によれば、フロントヨーク３及びリヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに絶縁皮膜８が形成され、被覆ワイヤが絶縁皮膜８を介してフロントヨーク３及びリヤヨーク５の外周面３ｃ、５ｃに巻かれることで、コイル１１が形成される。この構造においては、コイル１１を形成するためのボビンをフロントヨーク３及びリヤヨーク５の外側に設ける必要がない。これにより、コイル１１の外径はケース１によって規定されているものの、ボビンの厚みと絶縁皮膜８の厚みとの差の分だけ、コイル１１の内径は相対的に小さくなり、この小さくなった分だけ、被覆ワイヤの巻き数を増やすことができる。その結果、同程度のサイズを持った電磁弁と比較した場合には、より大きな吸引力が作用し、電磁弁の性能が向上する。

また、本発明によれば、フロントヨーク３及リヤヨーク５をボビンに嵌合する作業が不要となり、リニア電磁弁１０の製造をより効率よく行うことができる。

本発明に係るリニア電磁弁１０の軸方向断面図。 リニア電磁弁１０の製造方法を模式的に示す図。

符号の説明

１ ケース
３ フロントヨーク（第２ヨーク）
３ｃ 外周面
５ リヤヨーク（第１ヨーク）
５ｃ 外周面
５ｅ 内周面
７ スリーブ（中間部材）
８ 絶縁皮膜
９ プランジャ（可動子）
１０ リニア電磁弁（電磁弁）
１１ コイル

Claims (2)

1. 円筒状を成す第１ヨークと、該第１ヨークの内周面にて移動可能に支持される円柱状の可動子と、円筒状を成し、前記第１ヨークに同軸に設けられると共に前記可動子に対向する第２ヨークと、前記第１ヨークと前記第２ヨークとを連結する中間部材と、前記可動子の径方向に関して前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの外側に設けられ、被覆ワイヤが巻かれて成る筒状のコイルと、前記第１ヨーク、前記第２ヨーク、前記可動子、及び前記コイルを同軸に収容すると共に、該コイルの外径を規定する円筒状のケースと、を備え、前記コイルへの給電にともなって前記第２ヨークと前記可動子との間に作用する吸引力により、前記可動子が前記第２ヨークに向かって動かされる電磁弁において、
   前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの外周面に絶縁皮膜が形成されると共に、前記コイルを形成すべく前記被覆ワイヤが前記絶縁皮膜を介して前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの外周面に巻かれることを特徴とする電磁弁。
2. 円筒状を成す第１ヨークと、該第１ヨークの内周面にて移動可能に支持される円柱状の可動子と、円筒状を成し、前記第１ヨークに同軸に設けられると共に前記可動子に対向する第２ヨークと、前記第１ヨークと前記第２ヨークとを連結する中間部材と、前記可動子の径方向に関して前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの外側に設けられ、被覆ワイヤが巻かれて成る筒状のコイルとを備える電磁弁の製造方法において、
   前記中間部材を介して前記第１ヨークと前記第２ヨークとを連結固定する第１工程と、
   前記第１ヨークと前記第２ヨークの外周面に絶縁皮膜を形成する第２工程と、
   前記コイルを形成すべく前記被覆ワイヤを前記絶縁皮膜を介して前記第１ヨーク及び前記第２ヨークの外周面に巻く第３工程と、
   を備えることを特徴とする電磁弁の製造方法。
   

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